2.两数相加
题目
给出两个 非空 的链表用来表示两个非负的整数。其中，它们各自的位数是按照 逆序 的方式存储的，并且它们的每个节点只能存储 一位 数字。
如果，我们将这两个数相加起来，则会返回一个新的链表来表示它们的和。
您可以假设除了数字 0 之外，这两个数都不会以 0 开头。
示例
输入：(2 -> 4 -> 3) + (5 -> 6 -> 4)
输出：7 -> 0 -> 8
原因：342 + 465 = 807
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我的方案
移动节点
Java源码
/** class ListNode {
* int val;
* ListNode next;
* ListNode(int val){
* this.val = val;
* }
* }
*/
public ListNode addTwoNumbers(ListNode l1, ListNode l2) {
// 总节点
ListNode node = new ListNode(0);
// 是否需要进位
boolean carry = false;
// 根节点
ListNode last = node;
while (l1 != null || l2 != null || carry) {
int sum = carry ? 1 : 0;
if (l1 != null) {
sum += l1.val;
l1 = l1.next;
}
if (l2 != null) {
sum += l2.val;
l2 = l2.next;
}
if (sum > 9) {
carry = true;
sum -= 10;
} else {
carry = false;
}
// 添加数据
last.next = new ListNode(sum);
// 移动节点
last = last.next;
}
return node.next;
}
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Dart代码
/// class ListNode {
/// int val;
/// ListNode next;
/// ListNode([this.val, this.next]);
/// }
ListNode addTwoNumbers(ListNode l1, ListNode l2) {
ListNode sumNode = ListNode(0);
bool carry = false;
ListNode lastNode = sumNode;
while (l1 != null || l2 != null || carry) {
int sum = carry ? 1 : 0;
if (l1 != null) {
sum += l1.val;
l1 = l1.next;
}
if (l2 != null) {
sum += l2.val;
l2 = l2.next;
}
if (sum > 9) {
carry = true;
sum = sum - 10;
} else {
carry = false;
}
lastNode.next = ListNode(sum);
lastNode = lastNode.next;
}
return sumNode.next;
}
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官方解答
方法：初等数学
- 思路
我们使用变量来跟踪进位，并从包含最低有效位的表头开始模拟逐位相加的过程。
对两数相加方法的可视化: 342 + 465 = 807342+465=807，每个结点都包含一个数字，并且数字按位逆序存储。
- 算法
就像你在纸上计算两个数字的和那样，我们首先从最低有效位也就是列表 l1l1 和 l2l2 的表头开始相加。由于每位数字都应当处于 0 \ldots 90…9 的范围内，我们计算两个数字的和时可能会出现 “溢出”。例如，5 + 7 = 125+7=12。在这种情况下，我们会将当前位的数值设置为 22，并将进位 carry = 1carry=1 带入下一次迭代。进位 carrycarry 必定是 00 或 11，这是因为两个数字相加（考虑到进位）可能出现的最大和为 9 + 9 + 1 = 199+9+1=19。
伪代码如下：
- 将当前结点初始化为返回列表的哑结点。
- 将进位 carry 初始化为 0。
- 将 p 和 q 分别初始化为列表 l1 和 l2 的头部。
- 遍历列表 l1 和 l2 直至到达它们的尾端。
- 将 x 设为结点 p 的值。如果 p 已经到达 l1 的末尾，则将其值设置为 0。
- 将 y 设为结点 q 的值。如果 q 已经到达 l2 的末尾，则将其值设置为 0。
- 设定 sum = x + y + carry。
- 更新进位的值，carry = sum / 10。
- 创建一个数值为 (sum mod 10) 的新结点，并将其设置为当前结点的下一个结- 点，然后将当前结点前进到下一个结点。
- 同时，将 p 和 q 前进到下一个结点。
- 检查 carry = 1 是否成立，如果成立，则向返回列表追加一个含有数字 1 的新结- 点。
- 返回哑结点的下一个结点。
请注意，我们使用哑结点来简化代码。如果没有哑结点，则必须编写额外的条件语句来初始化表头的值。
请特别注意以下情况：
| 测试用例 | 说明 |
|---|---|
| l1=[0,1]，l2=[0,1,2] | 当一个列表比另一个列表长时 |
| l1=[]，l2=[0,1] | 当一个列表为空时，即出现空列表 |
| l1=[9,9]，l2=[1] | 求和运算最后可能出现额外的进位，这一点很容易被遗忘 |
Java源码
public ListNode addTwoNumbers(ListNode l1, ListNode l2) {
ListNode dummyHead = new ListNode(0);
ListNode p = l1, q = l2, curr = dummyHead;
int carry = 0;
while (p != null || q != null) {
int x = (p != null) ? p.val : 0;
int y = (q != null) ? q.val : 0;
int sum = carry + x + y;
carry = sum / 10;
curr.next = new ListNode(sum % 10);
curr = curr.next;
if (p != null) p = p.next;
if (q != null) q = q.next;
}
if (carry > 0) {
curr.next = new ListNode(carry);
}
return dummyHead.next;
}
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复杂度分析
时间复杂度：O(\max(m, n))O(max(m,n))，假设 mm 和 nn 分别表示 l1l1 和 l2l2 的长度，上面的算法最多重复 \max(m, n)max(m,n) 次。
空间复杂度：O(\max(m, n))O(max(m,n))， 新列表的长度最多为 \max(m,n) + 1max(m,n)+1。
拓展
如果链表中的数字不是按逆序存储的呢？例如：
(3→4→2)+(4→6→5)=8→0→7